Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Kiên Giang là tỉnh thuộc khu vực Tây Nam Bộ, sở hữu mạng lưới sông ngòi dày đặc cùng bờ biển dài khoảng 200 km, mang lại tiềm năng khai thác và nuôi trồng thủy sản lớn với sản lượng năm 2016 đạt gần 716.368 tấn. Để khai thác lợi thế nguồn nguyên liệu tại địa phương và định hướng xuất khẩu, Công ty Cổ phần Thủy sản NT đã xây dựng Nhà máy chế biến thủy sản NT tại Cảng cá Tắc Cậu, ấp Minh Phong, xã Bình An, huyện Châu Thành, tỉnh Kiên Giang. Nhà máy chuyên sản xuất tôm đông lạnh và tôm luộc với công suất tối đa 10 tấn sản phẩm/ngày (tương đương 2.000 tấn sản phẩm/năm), cùng khu vực mở rộng sản xuất tôm tẩm bột đông lạnh.

Bên cạnh giá trị kinh tế, hoạt động chế biến thủy sản làm phát sinh lượng lớn nước thải chứa nhiều chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ và các hợp chất dinh dưỡng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, phát sinh mùi hôi tanh và đe dọa hệ sinh thái khu vực Cảng cá Tắc Cậu. Do đó, việc thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:

  1. Mục tiêu đề tài: Đề xuất, lựa chọn công nghệ thích hợp và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy chế biến thủy sản NT tại Cảng cá Tắc Cậu với công suất 320 m³/ngày.đêm, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn QCVN 11:2015/BTNMT, cột B.
  2. Các nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu:
    • Tổng quan về điều kiện tự nhiên, mặt bằng và hoạt động sản xuất của Nhà máy chế biến thủy sản NT.
    • Tổng quan về ngành chế biến thủy sản, thành phần, tính chất và các công nghệ xử lý nước thải thủy sản hiện hành.
    • Đề xuất các phương án công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho nhà máy.
    • Tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị cho các phương án đã đề xuất.
    • Tính toán dự toán kinh tế và so sánh để lựa chọn phương án xử lý tối ưu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ quá trình chế biến tôm đông lạnh, nước vệ sinh nhà xưởng, máy móc thiết bị và nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên Nhà máy chế biến thủy sản NT, kết hợp nguồn tiếp nhận nước thải thuộc quyền quản lý của Ban quản lý Cảng cá Tắc Cậu trong giai đoạn tới.
  • Phạm vi không gian: Nhà máy chế biến thủy sản NT tại Khu công nghiệp cảng cá Tắc Cậu, xã Bình An, huyện Châu Thành, tỉnh Kiên Giang.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 08/2023 đến tháng 03/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ sở quy chuẩn:

  • Văn bản pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng: QCVN 11:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản), TCXDVN 33:2006 (Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế), QCXD 01:2008/BXD (Quy chuẩn xây dựng Việt Nam về quy hoạch xây dựng), TCVN 4513:1988 (Cấp nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 7957:2008 (Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế), TCXDVN 51:2008 (Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình).
  • Cơ chế xử lý sinh học và hóa lý:
    • Cơ chế kỵ khí tại bể UASB: Quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng bùn hạt kỵ khí, tích hợp ba pha phân hủy - lắng bùn - tách khí trong cùng một công trình.
    • Cơ chế thiếu khí tại bể Anoxic: Phân hủy hợp chất chứa nitơ qua quá trình khử Nitrat hóa ($N\text{-}NO_3^- \rightarrow N\text{-}NO_2^- \rightarrow NO \rightarrow N_2O \rightarrow N_2$) do vi sinh vật dị dưỡng (chủng Nitrobacter) và giải phóng photpho bởi chủng Acinetobacter.
    • Cơ chế hiếu khí tại bể Aerotank hoặc MBBR: Quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan ($BOD$, $COD$) bởi bùn hoạt tính lơ lửng kết hợp quá trình Nitrate hóa ($N\text{-}NH_4^+ \rightarrow N\text{-}NO_2^- \rightarrow N\text{-}NO_3^-$) nhờ chủng Nitrosomonas. Đối với bể MBBR, vi sinh vật sinh trưởng bám dính trên giá thể lưu động Biochip bằng vật liệu HDPE.
    • Khử trùng bằng Chlorine: Tiêu diệt vi khuẩn Coliform qua cơ chế oxy hóa phá hủy màng tế bào.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Thu thập số liệu khí tượng, thủy văn trạm Rạch Giá (2012–2016), quy hoạch mặt bằng nhà máy và dây chuyền chế biến tôm đông lạnh.
  • Phương pháp khảo sát, đánh giá công nghệ thực tế: Khảo sát và phân tích ưu - nhược điểm hệ thống xử lý nước thải của ba công ty chế biến thủy sản điển hình (Công ty CBTS 01 sử dụng mương oxy hóa; Công ty CBTS 02 sử dụng tuyển nổi siêu nông kết hợp bể bùn hoạt tính dính bám; Công ty CBTS 03 sử dụng tuyển nổi kết hợp 2 đơn nguyên hiếu khí lơ lửng).
  • Phương pháp tính toán công nghệ kỹ thuật môi trường: Xác định lưu lượng nước thải dựa trên định mức cấp nước; tính toán kích thước hình học, thời gian lưu nước ($HRT$), tải trọng thể tích, nhu cầu oxy, lưu lượng bùn tuần hoàn, lựa chọn thiết bị cơ điện cho từng công trình đơn vị.
  • Phương pháp phân tích kinh tế: Lập dự toán chi phí xây dựng, chi phí máy móc thiết bị, phụ kiện, điện năng, hóa chất, nhân công, bảo trì và xử lý bùn để tính giá thành xử lý trên 1 m³ nước thải.

Nguồn dữ liệu:

  • Số liệu tính chất nước thải thô lấy từ Phiếu kết quả thử nghiệm số 1421/17/PKQ-QTKG của Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường Kiên Giang.
  • Số liệu quy hoạch sử dụng đất của nhà máy với tổng diện tích 11.190 m² (Khu A và Khu B), trong đó khu xử lý nước thải quy hoạch diện tích 777,2 m².

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sự phát triển kinh tế thủy sản tỉnh Kiên Giang gắn liền với áp lực ô nhiễm môi trường tại Cảng cá Tắc Cậu. Tác giả nêu rõ mục tiêu thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất 320 m³/ngày.đêm đạt chuẩn xả thải QCVN 11:2015/BTNMT cột B; xác lập 5 nội dung nghiên cứu cùng đối tượng và phạm vi thực hiện đề tài.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 cung cấp số liệu tổng quan về Nhà máy chế biến thủy sản NT:

  • Vị trí tiếp giáp: Phía Tây Bắc giáp Công ty TNHH Huy Nam, Đông Nam giáp Công ty CP Hiệp Phát, Tây Nam giáp đường nội bộ Cảng cá Tắc Cậu, Đông Bắc giáp đất thổ cư.
  • Khí tượng: Nhiệt độ trung bình 5 năm (2012–2016) là 27,9°C; lượng mưa trung bình 5 năm đạt mức cao, lượng mưa ngày lớn nhất 198 mm (tháng 06/2013).
  • Dây chuyền sản xuất: Tiếp nhận nguyên liệu $\rightarrow$ Rửa lần 1 $\rightarrow$ Sơ chế $\rightarrow$ Rửa lần 2 $\rightarrow$ Phân cỡ tôm không đầu $\rightarrow$ Khu vực mở rộng/chế biến các mặt hàng $\rightarrow$ Luộc (nếu có) $\rightarrow$ Cấp đông $\rightarrow$ Rà kim loại $\rightarrow$ Bao gói.
  • Cân bằng nước và lưu lượng: Tổng lưu lượng nước cấp là 283,2 m³/ngày (sinh hoạt 320 công nhân 2 ca là 28,8 m³; dịch vụ 33,6 m³; nhà ăn 650 suất là 7,8 m³; sản xuất tôm 20 m³/tấn x 10 tấn = 200 m³; vệ sinh thiết bị và sàn 13 m³). Lưu lượng nước thải tính bằng 80% lượng cấp đạt 226,6 m³/ngày. Với hệ số không điều hòa ngày $K_{max} = 1,4$, lưu lượng thải lớn nhất là 317,24 m³/ngày, từ đó chọn công suất thiết kế trạm là $Q = 320\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ ($Q_{tb} = 13,34\text{ m}^3/\text{h}$; $Q_{max\text{ giờ}} = 33,35\text{ m}^3/\text{h}$ với $K_{0max} = 2,5$; $Q_{min\text{ giờ}} = 5,07\text{ m}^3/\text{h}$ với $K_{0min} = 0,38$).
  • Tính chất nước thải đầu vào: Nước thải có tải lượng hữu cơ và dinh dưỡng cao: pH = 6,8; TSS = 408 mg/L; BOD₅ = 1.069 mg/L; COD = 1.858 mg/L; N-NH₄⁺ = 37 mg/L; N hữu cơ = 155 mg/L; N tổng = 192 mg/L; P tổng = 44 mg/L; Dầu mỡ động thực vật = 75 mg/L; Clo dư = 0,15 mg/L; Tổng Coliforms = $2,1 \times 10^6\text{ MPN/100 mL}$.
  • Đánh giá 3 mô hình xử lý nước thải thủy sản thực tế: Phân tích ưu nhược điểm của Công ty CBTS 01 (Cá tra fillet, 3.600 m³/ngày, dùng mương oxy hóa), Công ty CBTS 02 (Cá basa, 800 m³/ngày, dùng DAF siêu nông kết hợp hiếu khí dính bám), và Công ty CBTS 03 (Thủy sản tổng hợp, 400 m³/ngày, dùng 2 đơn nguyên hiếu khí lơ lửng).

Chương 3: Tính toán thiết kế

Chương 3 xây dựng cơ sở lựa chọn công nghệ và đề xuất hai phương án xử lý:

  • Phương án 1: Nước thải sinh hoạt qua bể tự hoại; nước thải nhà bếp qua bể tách mỡ; nước thải sản xuất qua song chắn rác thô $\rightarrow$ Bể thu gom $\rightarrow$ Bể tách dầu mỡ $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể UASB $\rightarrow$ Bể Anoxic $\rightarrow$ Bể Aerotank $\rightarrow$ Bể lắng sinh học $\rightarrow$ Bể khử trùng (bơm Chlorine) $\rightarrow$ Nguồn tiếp nhận. Bùn lắng được tuần hoàn về Anoxic, Aerotank và một phần thải về Bể chứa bùn; nước nitrate tuần hoàn từ Aerotank về Anoxic.
  • Phương án 2: Tương tự phương án 1, thay thế bể Aerotank bằng bể sinh học hiếu khí dính bám MBBR (sử dụng đệm vi sinh Biochip). Chương này tính toán kích thước, thời gian lưu và chỉ định thiết bị cơ điện cho toàn bộ các công trình đơn vị của cả hai phương án.

Chương 4: Tính toán kinh tế

Chương 4 lập danh mục dự toán chi phí đầu tư xây dựng cơ bản, chi phí máy móc thiết bị, chi phí phụ kiện và các chi phí vận hành thường xuyên (hóa chất khử trùng Chlorine, điện năng tiêu thụ, nhân công vận hành, bảo trì bảo dưỡng, xử lý bùn thải định kỳ) cho cả hai phương án công nghệ nhằm phục vụ công tác so sánh và lựa chọn phương án tối ưu.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các kết quả đạt được về mặt kỹ thuật công nghệ và kinh tế của đề tài; khẳng định tính khả thi của hệ thống xử lý nước thải 320 m³/ngày.đêm trong việc bảo vệ môi trường khu vực Cảng cá Tắc Cậu, đồng thời kiến nghị các biện pháp quản lý, vận hành hệ vi sinh ổn định.

Thiết kế kỹ thuật và tính toán công nghệ

Hai phương án công nghệ được tính toán chi tiết về kích thước công trình và thiết bị cơ điện đi kèm:

Công trình đơn vị Thông số thiết kế Phương án 1 (Aerotank) Thông số thiết kế Phương án 2 (MBBR) Thiết bị cơ điện và vật liệu chính
Song chắn rác 1 đơn nguyên; Kích thước: $1,513 \times 0,16 \times 0,674\text{ m}$ 1 đơn nguyên; Kích thước: $1,513 \times 0,16 \times 0,674\text{ m}$ Thép không gỉ
Bể thu gom 1 đơn nguyên; $HRT = 0,5\text{ h}$; Kích thước: $3 \times 2,5 \times 2,5\text{ m}$ 1 đơn nguyên; $HRT = 0,5\text{ h}$; Kích thước: $3 \times 2,5 \times 2,5\text{ m}$ BTCT; 2 bơm chìm Mastra MBA 1.1 (1,1 kW, $40\text{ m}^3/\text{h}$, $H=13,5\text{ m}$)
Bể tách dầu mỡ $HRT = 25\text{ phút}$; Kích thước: $5,4 \times 1,5 \times 2\text{ m}$ $HRT = 25\text{ phút}$; Kích thước: $5,4 \times 1,5 \times 2\text{ m}$ BTCT; Ống dẫn nước uPVC Ø110
Bể điều hòa 1 đơn nguyên; $HRT = 8\text{ h}$; Kích thước: $8 \times 4,5 \times 3,5\text{ m}$ 1 đơn nguyên; $HRT = 8\text{ h}$; Kích thước: $8 \times 4,5 \times 3,5\text{ m}$ BTCT; Đĩa thổi khí nhựa PP/ABS; 2 bơm chìm WQD17-5-0,75SF (0,75 kW, 220V)
Bể UASB 1 đơn nguyên; $HRT = 7,875\text{ h}$; Kích thước: $5 \times 5 \times 4,5\text{ m}$ 1 đơn nguyên; $HRT = 7,875\text{ h}$; Kích thước: $5 \times 5 \times 4,5\text{ m}$ BTCT; Ống chính uPVC Ø70, ống nhánh Ø30, ống khí Ø60; 1 bơm bùn Tsurumi KTV 2-8 (0,75 kW, $H=10\text{ m}$)
Bể Anoxic 1 đơn nguyên; Thời gian lưu bùn: 2 ngày; Kích thước: $4 \times 3 \times 4,5\text{ m}$ 1 đơn nguyên; Thời gian lưu bùn: 2 ngày; Kích thước: $4 \times 3 \times 4,5\text{ m}$ BTCT; Ống dẫn uPVC Ø80; 2 máy khuấy chìm MR-0.25-4D (0,25 kW, 380V, 1445 vòng/phút)
Bể hiếu khí (Aerotank / MBBR) Bể Aerotank: 1 đơn nguyên; $HRT = 5,175\text{ h}$; Kích thước: $4,5 \times 3 \times 4,5\text{ m}$ Bể MBBR: 1 đơn nguyên; $HRT = 4,32\text{ h}$; Kích thước: $4,5 \times 4 \times 4\text{ m}$ PA1: 25 đĩa thổi khí EPDM, 2 máy thổi khí Tsurumi RSR-80 (3,7–11 kW), 2 bơm chìm tuần hoàn SHm 750F (0,75 kW, $24\text{ m}^3/\text{h}$).
PA2: $3\text{ m}^3$ giá thể Biochip HDPE, đĩa khí SSI AFD350 (EPDM/PP), 2 máy thổi khí con sò Veratti GB 7500S (7,5 kW, $550\text{ m}^3/\text{h}$).
Bể lắng sinh học 1 đơn nguyên; $HRT = 1,17\text{ h}$; Lưu bùn: $3\text{ h}$; Đường kính: $4\text{ m}$; Cao: $4,5\text{ m}$ 1 đơn nguyên; $HRT = 1,17\text{ h}$; Lưu bùn: $3\text{ h}$; Đường kính: $4,3\text{ m}$; Cao: $4,5\text{ m}$ BTCT; Ống trung tâm thép không gỉ (đường kính $0,8\text{ m}$, cao $1,8\text{ m}$); Ống xả uPVC Ø49, ống ra Ø80; 2 bơm bùn chìm 50B2.4 (0,4 kW, $15,6\text{ m}^3/\text{h}$, $H=9\text{ m}$)
Bể khử trùng 1 đơn nguyên; $HRT = 0,5\text{ h}$; Kích thước: $3,8 \times 1,5 \times 3\text{ m}$ 1 đơn nguyên; $HRT = 0,5\text{ h}$; Kích thước: $3,8 \times 1,5 \times 3\text{ m}$ BTCT; Ống dẫn uPVC Ø80; 1 bồn composite chứa Chlorine 200L; 2 bơm định lượng Blue White C-645P ($18,5\text{ L/h}$, 5,6 bar); 1 motor khuấy PF28-0750-10S3 (0,75 kW, 100 vòng/phút)
Bể chứa bùn 1 đơn nguyên; Thời gian lưu bùn: 7 ngày; Kích thước: $2 \times 2 \times 4\text{ m}$; Thể tích: $14\text{ m}^3$ 1 đơn nguyên; Thời gian lưu bùn: 7 ngày; Kích thước: $2 \times 2 \times 4\text{ m}$; Thể tích: $14\text{ m}^3$ BTCT

Kết quả và đóng góp

Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm qua từng công trình của hai phương án được tổng hợp và đối chiếu với tiêu chuẩn xả thải:

Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ đầu vào Sau xử lý Phương án 1 (Aerotank) Sau xử lý Phương án 2 (MBBR) QCVN 11:2015/BTNMT (Cột B)
pH - 6,8 6,5 – 8,5 6,5 – 8,5 5,5 – 9,0
TSS mg/L 408 19 15 100
BOD₅ mg/L 1.069 28 23 50
COD mg/L 1.858 43 29 150
Amoni ($N\text{-}NH_4^+$) mg/L 37 4 4 20
Tổng Photpho (P) mg/L 44 9 9 10
Dầu mỡ ĐTV mg/L 75 9 9 20
Tổng Coliforms MPN/100 mL $2,1 \times 10^6$ 2.100 2.100 5.000

Đánh giá hiệu suất kỹ thuật:

  • Cả hai phương án đều xử lý triệt để các chất ô nhiễm chính, nồng độ đầu ra đạt yêu cầu của QCVN 11:2015/BTNMT cột B.
  • Phương án 1 đạt hiệu suất xử lý $BOD_5$ là 97,38%, $COD$ là 97,68%, $TSS$ là 95,34%, Coliform đạt 99,9%.
  • Phương án 2 sử dụng bể MBBR cho chất lượng nước đầu ra nhỉnh hơn ở các chỉ tiêu hữu cơ: $BOD_5$ giảm xuống 23 mg/L (hiệu suất tổng 97,85%), $COD$ giảm còn 29 mg/L (hiệu suất tổng 98,44%), $TSS$ còn 15 mg/L (hiệu suất tổng 96,32%).

Đóng góp kỹ thuật của đề tài so với các nghiên cứu và mô hình khảo sát trước:

  • Khắc phục nhược điểm của mô hình Công ty CBTS 01: Không sử dụng mương oxy hóa chiếm diện tích lớn và thời gian lưu nước quá dài (27 giờ gây tiêu tốn nhiều điện năng sục khí), đề tài kết hợp bể kỵ khí UASB ($HRT = 7,875\text{ h}$) trước cụm hiếu khí giúp giảm tải lượng chất hữu cơ đáng kể mà không tốn năng lượng cấp khí.
  • Khắc phục nhược điểm của mô hình Công ty CBTS 02: Bổ sung đường ống tuần hoàn nước mang nitrate từ bể hiếu khí về bể thiếu khí Anoxic, giải quyết triệt để bài toán xử lý Nitơ đặc trưng của nước thải chế biến tôm. Bể điều hòa được tính toán với thời gian lưu 8 giờ (so với 6 giờ của CBTS 02), đảm bảo khả năng đệm tải khi nhà máy hoạt động cao điểm 2 ca.
  • Khắc phục nhược điểm của mô hình Công ty CBTS 03: Bổ sung công trình xử lý thiếu khí (Anoxic) kết hợp bể UASB, thay vì chỉ sử dụng cụm hiếu khí đơn thuần không khử được tổng Nitơ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Các thông số tính toán dựa trên số liệu phân tích mẫu nước thải tại thời điểm khảo sát (phiếu kết quả số 1421/17/PKQ-QTKG) và tính toán lý thuyết công nghệ, chưa có điều kiện vận hành thực nghiệm mô hình pilot liên tục để theo dõi sự biến động nồng độ ô nhiễm theo các mẻ sản xuất khác nhau.
  • Hoạt động của nhà máy mang tính mùa vụ phụ thuộc vào mùa đánh bắt thủy hải sản (khoảng 8 tháng/năm cao điểm và mùa biển động ít nguyên liệu), gây ra thách thức lớn trong việc duy trì dinh dưỡng nuôi sống bùn vi sinh trong bể UASB, Anoxic và Aerotank khi nhà máy tạm dừng hoặc giảm công suất sản xuất.
  • Công tác vận hành các hệ thống sinh học phức tạp đòi hỏi cán bộ kỹ thuật có chuyên môn sâu về công nghệ môi trường để xử lý kịp thời các sự cố về bùn vi sinh, trong khi nhân sự thực tế tại các nhà máy chế biến thủy sản địa phương thường là kiêm nhiệm.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Nghiên cứu thiết lập quy trình nuôi dưỡng và bảo quản sinh khối bùn vi sinh kỵ khí và hiếu khí trong giai đoạn nhà máy ngừng sản xuất vào mùa biển động.
  • Tính toán thu hồi và tận dụng lượng khí sinh học ($CH_4$) sinh ra từ bể kỵ khí UASB để làm nhiên liệu đốt bổ sung cho lò hơi phục vụ công đoạn luộc tôm của nhà máy.
  • Mở rộng phạm vi nghiên cứu tính toán tiếp nhận và xử lý kết hợp toàn bộ lượng nước thải phát sinh từ các tàu cá và hoạt động dịch vụ hậu cần của Ban quản lý Cảng cá Tắc Cậu trong giai đoạn quy hoạch tiếp theo.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật môi trường, Quản lý môi trường và Công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước trong quá trình thực hiện đồ án môn học công nghệ xử lý nước thải, khóa luận tốt nghiệp kỹ sư về xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm. Tài liệu cũng cung cấp thông tin thực tế cho các kỹ sư tư vấn thiết kế trạm xử lý nước thải chế biến thủy sản (đặc biệt là tôm đông lạnh và cá da trơn).
  • Phần nội dung đáng tham khảo:
    • Bảng cân bằng nước chi tiết tính toán lưu lượng nước thải dựa trên số lượng công nhân, suất ăn, công suất sản phẩm và quy chuẩn xây dựng hiện hành.
    • Trình tự tính toán thủy lực, xác định kích thước công trình đơn vị và chỉ định cụ thể các mã hiệu thiết bị cơ điện (bơm Mastra, Tsurumi, máy khuấy chìm, đĩa phân phối khí, bơm định lượng Blue White).
    • Bảng tính hiệu quả xử lý qua từng bể của hai quy trình công nghệ sinh học điển hình: bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống (Aerotank) và màng sinh học dính bám (MBBR).

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất trạm xử lý nước thải 320 m³/ngày.đêm được tính toán dựa trên những cơ sở nào?
Công suất được xác định dựa trên tổng lưu lượng nước cấp cho nhà máy là 283,2 m³/ngày (bao gồm: sinh hoạt 320 công nhân 2 ca là 28,8 m³; dịch vụ công cộng 33,6 m³; bếp ăn 650 suất là 7,8 m³; sản xuất tôm 200 m³ ứng với định mức 20 m³/tấn cho 10 tấn sản phẩm/ngày; vệ sinh máy móc và sàn 13 m³). Lưu lượng nước thải tính bằng 80% lượng nước cấp đạt 226,6 m³/ngày. Áp dụng hệ số dùng nước không điều hòa ngày lớn nhất $K_{max} = 1,4$ theo TCVN 33:2006, lưu lượng lớn nhất là 317,24 m³/ngày, từ đó lựa chọn công suất thiết kế trạm là 320 m³/ngày.đêm.

2. Nước thải chế biến tôm của Nhà máy NT có những đặc trưng ô nhiễm nào nổi bật?
Nước thải chế biến tôm chứa hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng rất cao với $COD = 1.858\text{ mg/L}$, $BOD_5 = 1.069\text{ mg/L}$, tổng Nitơ đạt 192 mg/L (trong đó Nitơ hữu cơ là 155 mg/L, Amoni là 37 mg/L), tổng Photpho đạt 44 mg/L, $TSS = 408\text{ mg/L}$, dầu mỡ động thực vật là 75 mg/L và vi sinh vật $Coliform = 2,1 \times 10^6\text{ MPN/100 mL}$. Tỷ lệ $BOD_5/COD \approx 0,57$ cho thấy nước thải rất thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học.

3. Sự khác biệt cốt lõi giữa hai phương án công nghệ được đề xuất là gì?
Điểm khác biệt duy nhất nằm ở công trình xử lý sinh học hiếu khí chính: Phương án 1 sử dụng bể Aerotank truyền thống với hệ vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, thời gian lưu nước $HRT = 5,175\text{ h}$, diện tích mặt bằng $4,5 \times 3\text{ m}$; Phương án 2 sử dụng bể MBBR với vi sinh vật sinh trưởng dính bám trên $3\text{ m}^3$ giá thể lưu động Biochip bằng nhựa HDPE, thời gian lưu nước ngắn hơn ($HRT = 4,32\text{ h}$), kích thước bể $4,5 \times 4\text{ m}$, cho hiệu quả xử lý hữu cơ đầu ra cao hơn ($BOD_5$ đạt 23 mg/L so với 28 mg/L của Aerotank).

4. Cơ chế chuyển hóa Nitơ và Photpho diễn ra như thế nào trong cụm bể sinh học của hệ thống?
Tại bể Anoxic, vi sinh vật thiếu khí dị dưỡng (chủng Nitrobacter) khử Nitrate tuần hoàn từ bể hiếu khí về thành khí Nitơ tự do giải phóng ra môi trường qua 4 bước: $N\text{-}NO_3^- \rightarrow N\text{-}NO_2^- \rightarrow NO \rightarrow N_2O \rightarrow N_2$. Chủng Acinetobacter chuyển hóa hợp chất chứa photpho thành dạng dễ phân hủy. Nước thải sau đó sang bể hiếu khí (Aerotank hoặc MBBR), nơi vi sinh vật Nitrosomonas thực hiện quá trình oxy hóa Amoni thành Nitrit và Nitrat ($N\text{-}NH_4^+ \rightarrow N\text{-}NO_2^- \rightarrow N\text{-}NO_3^-$), trước khi một phần nước được bơm tuần hoàn ngược về bể Anoxic.

5. Vì sao đồ án không lựa chọn công nghệ mương oxy hóa tương tự mô hình của Công ty CBTS 01?
Mặc dù công nghệ mương oxy hóa tại Công ty CBTS 01 đạt hiệu suất xử lý $BOD_5$ cao đến 98% và phát sinh ít bùn dư, công nghệ này đòi hỏi thời gian lưu nước rất lớn (lên tới 27 giờ), dẫn đến thể tích công trình lớn gấp 3 lần so với công trình bùn hoạt tính lơ lửng thông thường. Điều này làm tăng diện tích chiếm đất xây dựng, tăng chi phí đầu tư ban đầu và tiêu tốn nhiều điện năng vận hành máy thổi khí liên tục, không phù hợp với quy mô mặt bằng 777,2 m² quy hoạch cho trạm xử lý tại Nhà máy NT.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Hà Như Ý đã hoàn thành thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy chế biến thủy sản NT công suất 320 m³/ngày.đêm tại Cảng cá Tắc Cậu, tỉnh Kiên Giang. Đề tài đã xây dựng hoàn chỉnh hai phương án công nghệ kết hợp xử lý cơ học, hóa lý và sinh học nhiều bậc (Tách dầu mỡ – Điều hòa – UASB – Anoxic – Aerotank/MBBR – Lắng sinh học – Khử trùng Chlorine), đảm bảo nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 11:2015/BTNMT cột B. Các kết quả tính toán chi tiết về kích thước công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị cơ điện và dự toán kinh tế mang lại giá trị thực tiễn cao cho công tác kiểm soát ô nhiễm môi trường trong ngành chế biến tôm đông lạnh.